Desarrollo de un sistema mecatrónico tipo rack para la carga y descarga de maletas (carry on) y silla de ruedas en vehículos de conductores discapacitados mediante un control on-off

Abstract

El presente estudio propone una simulación de un sistema mecánico de carga y descarga de maletas (carry on) y sillas de ruedas tipo “roof rack” para automóviles de conductores discapacitados. Los conductores discapacitados suelen tener desventajas al intentar guardar sillas de ruedas u objetos pesados en sus vehículos. Solo en el Reino Unido hay como mínimo 1.9 Millones de conductores discapacitados y se estima que hay entre 175.000 y 428.000 carros modificados para discapacitados. (TONG 2016). Esta investigación compara las tecnologías patentadas y desarrolla el diseño de un nuevo sistema automático para la carga de maletas (carry on) y sillas de ruedas en vehículos de conductores discapacitados, utilizando un sistema tipo garaje seccional. Un mecanismo de transmisión cadena-sprocket se encarga de desplegar y replegar la faja que recogerá a la maleta y/o silla de ruedas, controlado por un algoritmo de accionamiento seguro utilizando el microcontrolador STM32, mediante conexión Bluetooth con un Smartphone. El estudio propone diferentes tipos de materiales: Acero Inoxidable, Aluminio y Titanio; para la estructura principal, con el fin de asegurar un sistema resistente al esfuerzo de carga, considerando las restricciones de peso y tamaño máximo de los accesorios en el techo de un carro. Tras la simulación de deformación y esfuerzos se obtuvo que el Acero Inoxidable es el material más adecuado, con una deformación máxima de 4.91 mm y un estrés máximo de 52 Mpa. Adicionalmente, la estructura de perfiles de aluminio presenta una deformación máxima de 0.67 mm.

The present study proposes a simulation of a mechanical system for loading and unloading carry-on luggage and wheelchairs of the "roof rack" type for cars driven by disabled drivers. Disabled drivers often face disadvantages when trying to store wheelchairs or heavy objects in their vehicles. In the United Kingdom alone, there are at least 1.9 million disabled drivers, and it is estimated that there are between 175,000 and 428,000 cars modified for disabled people. (TONG 2016). This research compares patented technologies and develops the design of a new automatic system for loading carry-on luggage and wheelchairs in vehicles of disabled drivers, using a sectional garage type system. A chain-sprocket transmission mechanism is responsible for deploying and retracting the belt that will collect the suitcase and/or wheelchair, controlled by a safe actuation algorithm using the STM32 microcontroller, via Bluetooth connection with a Smartphone. The study proposes different types of materials: Stainless Steel, Aluminum, and Titanium; for the main structure, in order to ensure a system resistant to the load effort, considering the weight and maximum size restrictions of the accessories on the roof of a car. After the deformation and stress simulation, it was found that Stainless Steel is the most suitable material, with a maximum deformation of 4.91 mm and a maximum stress of 52 Mpa. Additionally, the aluminium profile structure presents a maximum deformation of 0.67 mm.